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1發(fā)展現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

1.1基本情況

我院機(jī)電工程實驗中心是河南省實驗教學(xué)示范中心(以下簡稱中心)，是河南省高等學(xué)校機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)“省級特色專業(yè)建設(shè)點”“省級專業(yè)綜合改革試點”和“校級卓越工程師培養(yǎng)計劃”項目的重要組成部分。我院機(jī)械基礎(chǔ)實驗室始建于1981年，電氣實驗室建立于1984年，在各個不同的歷史發(fā)展時期，我們始終致力于機(jī)電實驗教學(xué)改革的探索與實踐。1996年根據(jù)機(jī)械類專業(yè)改革發(fā)展的需要，將原來分散的基礎(chǔ)課實驗室集中管理，成立了機(jī)電工程實驗中心。中心由機(jī)械基礎(chǔ)實驗室、機(jī)械制圖實驗室、力學(xué)實驗室、機(jī)電控制實驗室、機(jī)械制造實驗室、先進(jìn)制造實驗室等部分組成，實行校院兩級管理體制和中心主任負(fù)責(zé)制。經(jīng)過多年建設(shè)，目前中心擁有3000m2左右，儀器設(shè)備2000多臺件，價值1500多萬元，能夠開設(shè)的實驗項目有200多個;實驗隊伍有40余名，其中高級職稱教師24名，具有博士學(xué)歷教師15名。中心主要承擔(dān)著機(jī)械設(shè)計制造及其自動化、材料成型及控制工程、工業(yè)工程、飛行器動力工程專業(yè)等近機(jī)類專業(yè)課程實驗教學(xué)任務(wù)，同時為物流管理、物流工程、質(zhì)量與可靠性工程等我校管理類專業(yè)提供“機(jī)械工程概論”“先進(jìn)制造”等管工結(jié)合特色教學(xué)任務(wù)，每年完成的學(xué)生實驗達(dá)18萬實驗人時數(shù)。

1.2面臨的挑戰(zhàn)

2010年《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定(國發(fā)〔2010〕32號)》把代表中國制造業(yè)金字塔頂端的高端裝備制造產(chǎn)業(yè)列為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，重點發(fā)展以干支線飛機(jī)和通用飛機(jī)為主的航空裝備，做大做強(qiáng)航空產(chǎn)業(yè)，這是“十二五”期間我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求。產(chǎn)業(yè)升級是我國經(jīng)濟(jì)社會領(lǐng)域的一場深刻變革，其中人才是推動產(chǎn)業(yè)升級的真正支撐。在技術(shù)創(chuàng)新日新月異、航空武器裝備不斷跨代升級的今天，中國航空工業(yè)(以下簡稱中航工業(yè))提出了“以人力資源升級助推發(fā)展方式轉(zhuǎn)型”的戰(zhàn)略，對高素質(zhì)工程技術(shù)人才需求非常迫切。作為一所與中航工業(yè)有多年歷史淵源的高校，如何建立人才培養(yǎng)與輸送平臺，培養(yǎng)更多適應(yīng)航空工業(yè)發(fā)展需求的人才，是我院可持續(xù)辦學(xué)的必然要求。面對行業(yè)需求，中心還存在巨大差距:中航工業(yè)機(jī)械加工基本數(shù)控化，而中心還是以老舊的普通機(jī)床為主，僅有少量的教學(xué)型數(shù)控設(shè)備;中航工業(yè)基本上實現(xiàn)了設(shè)計加工一體化，而中心在數(shù)字化設(shè)計方面僅有少量軟件，且還與中航工業(yè)一線應(yīng)用軟件不一致，更談不上一體化操作;中航工業(yè)的制造檢測越來越精密化，而中心僅能滿足簡單測量要求;中航工業(yè)先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用越來越普及，而中心由于資金限制還無法滿足先進(jìn)制造技術(shù)對實驗保障的要求。此外，“特色專業(yè)”“專業(yè)綜合改革試點”和“卓越工程師培養(yǎng)計劃”等工程教育改革項目對中心也提出了很大挑戰(zhàn)，需要中心在實驗保障體系整體化、學(xué)生自主實驗等方面給予支持。

2實驗教學(xué)保障體系的建設(shè)理念和內(nèi)涵

2.1建設(shè)理念

面對行業(yè)發(fā)展需求和工程教育改革挑戰(zhàn)，中心以先進(jìn)的工程教育理念為指導(dǎo)，提出了“強(qiáng)化理論、融入工程、突出創(chuàng)新、重視績效”的建設(shè)理念。強(qiáng)化理論主要是指加強(qiáng)實驗室對理論課程的支持力度和深度，特別是核心理論課程的支撐。融入工程主要是指將行業(yè)的工程理念、工具、技術(shù)路線有選擇地逐步融入實驗室保障體系建設(shè)中，從而為專業(yè)培養(yǎng)計劃改革提供引導(dǎo)和支撐。突出創(chuàng)新主要是指強(qiáng)化實驗室對學(xué)生的創(chuàng)新意識引導(dǎo)、創(chuàng)新活動支持。重視績效主要是指實驗室建設(shè)要以有限的資源和空間來滿足學(xué)生知識基礎(chǔ)、能力基礎(chǔ)、創(chuàng)新意識能力培養(yǎng)的要求，同時注意加強(qiáng)與校內(nèi)外單位的合作來滿足難易實現(xiàn)的實驗需求。

2.2建設(shè)方案

根據(jù)建設(shè)理念，中心在學(xué)院的支持下，實現(xiàn)了對實驗教學(xué)保障體系的改革，提出了“一個中心、兩條主線、三個平臺、四個面向”的實驗教學(xué)保障體系建設(shè)方案。

2.2.1“一個中心”的內(nèi)涵

中心是實驗教學(xué)保障體系的服務(wù)目標(biāo)，所謂“一個中心”，也就是構(gòu)建一個有機(jī)的實驗保障體系以學(xué)生實踐需求為中心，它包括兩層含義:從機(jī)構(gòu)建設(shè)角度來講，就是建設(shè)一個滿足專業(yè)發(fā)展的有機(jī)的實驗教學(xué)保障體系;而從教學(xué)職能角度講，就是以學(xué)生實踐能力培養(yǎng)需求為中心。圍繞有機(jī)實驗教學(xué)保障體系這個中心，可以從四個方面進(jìn)行建設(shè):注意實驗室教學(xué)、科研的有機(jī)統(tǒng)一;注意中心實驗室之間的有機(jī)協(xié)調(diào);注意中心設(shè)備與外單位設(shè)備之間的有機(jī)協(xié)調(diào);注意中心設(shè)備與行業(yè)需求的有機(jī)統(tǒng)一。從而構(gòu)建一個整體化運(yùn)作良好的實驗保障體系來滿足專業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。圍繞提高學(xué)生實踐技能這個中心，可以從三個方面進(jìn)行建設(shè):通過開設(shè)理論實驗課，對學(xué)生知識基礎(chǔ)進(jìn)行培養(yǎng);通過開設(shè)一體化的工程實驗，對學(xué)生工程能力進(jìn)行培養(yǎng);通過開設(shè)自主實驗、科研體驗等項目，對學(xué)生創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)。

2.2.2“兩條主線”的內(nèi)涵

主線是實驗教學(xué)保障體系的組織形式，是連接實踐資源和社會需求的橋梁。“兩條主線”包括專業(yè)能力主線和創(chuàng)新能力主線，其中專業(yè)能力主線是主線，創(chuàng)新能力主線是輔線。對機(jī)械專業(yè)來講，專業(yè)能力逐漸從機(jī)械知識素養(yǎng)向機(jī)械工程能力要求過渡，這需要實驗教學(xué)保障體系為其提供相應(yīng)的改革環(huán)境。這個改革環(huán)境主要是將傳統(tǒng)的依附于理論課程的離散實驗單元向工程能力培養(yǎng)需要的鏈?zhǔn)絾卧Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，依據(jù)專業(yè)能力主線進(jìn)行實驗教學(xué)保障體系的一體化設(shè)計，從而更好地滿足社會對學(xué)生工程能力的培養(yǎng)需要。隨著產(chǎn)業(yè)升級和技術(shù)革新，創(chuàng)新在企業(yè)變得越來越重要，相應(yīng)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)在機(jī)械專業(yè)教育中的地位也越來越重要，它是基于專業(yè)能力主線基礎(chǔ)上，對實驗教學(xué)保障體系提出的更高要求，使學(xué)生的工程實踐能力得到進(jìn)一步升華。創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求學(xué)生具備更廣闊的專業(yè)視野和更多的實踐機(jī)會，這是舊的保障體系所無法滿足的，必須在原有專業(yè)實驗保障體系上衍生新的相對獨(dú)立的創(chuàng)新實驗保障體系，來不斷提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.2.3“三個平臺”的內(nèi)涵

平臺是指實驗教學(xué)保障體系的單元屬性，是實驗保障體系的基礎(chǔ)。“三個平臺”包括科研實驗室、教學(xué)實驗室、自主實驗室。教學(xué)實驗室主要是主要用來滿足專業(yè)理論教學(xué)需求，對于地方高校來說，基本都能保障，但是也存在著設(shè)備老化、整體性差的問題。科研實驗室主要用來保障專業(yè)可持續(xù)發(fā)展問題，通過它高校可以不斷引進(jìn)學(xué)科前沿技術(shù)，進(jìn)行不斷引領(lǐng)專業(yè)知識和課程更新。自主實驗室主要是用來克服傳統(tǒng)實驗室管理模式局限性，拓展實踐教學(xué)內(nèi)涵，創(chuàng)新實踐教學(xué)模式，更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力，它強(qiáng)調(diào)學(xué)生動手制作、自主管理，是前兩種平臺功能的重要補(bǔ)充。

2.2.4“四個面向”的內(nèi)涵

面向是指實驗教學(xué)保障體系的發(fā)展方向，是社會需求的體現(xiàn)。“四個面向”包括面向工程、面向行業(yè)、面向地方、面向未來。面向工程是指機(jī)械類專業(yè)的實驗教學(xué)保障體系要逐漸從傳統(tǒng)理論服務(wù)向工程教育服務(wù)轉(zhuǎn)變。面向行業(yè)是指要依據(jù)專業(yè)所服務(wù)的行業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，做好教學(xué)與科研設(shè)備同企業(yè)的工具、方法統(tǒng)一，使專業(yè)培養(yǎng)和行業(yè)需求盡量做到無縫銜接。面向地方是指要依據(jù)專業(yè)在做好行業(yè)服務(wù)的同時，加強(qiáng)服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)的能力。面向未來是指實驗教學(xué)保障體系一定要做好專業(yè)社會需求跟蹤調(diào)查，及時理清專業(yè)發(fā)展所需的新技術(shù)、新設(shè)備，作為建設(shè)規(guī)劃和產(chǎn)學(xué)研協(xié)作，以便更好地引領(lǐng)專業(yè)的發(fā)展方向。

3實驗教學(xué)保障體系的建設(shè)實踐

鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院機(jī)電工程實驗中心按照“一個中心、兩條主線、三個平臺、四個面向”的實驗教學(xué)保障體系建設(shè)方案，對原有實驗體系進(jìn)行了改革，同時結(jié)合依托中心的河南省高校工程技術(shù)研究中心、鄭州市重點實驗室項目建設(shè)，對實驗教學(xué)保障體系進(jìn)行了重新構(gòu)建，并取得了不錯成績。

3.1實現(xiàn)了與行業(yè)技術(shù)的對接

中航工業(yè)在制造技術(shù)方面，基本上實現(xiàn)了數(shù)字化設(shè)計、數(shù)控化加工，為此我們按照行業(yè)需求對中心的軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行了更新，更新了傳統(tǒng)的Pro/E設(shè)計系統(tǒng)、MasterCAM仿真軟件系統(tǒng)，構(gòu)建了UG、Vericut、數(shù)控機(jī)床等專業(yè)加工主線實驗教學(xué)保障體系。從而實現(xiàn)了數(shù)控技術(shù)實踐教學(xué)與企業(yè)的同步，通過三維數(shù)字化設(shè)計、NC程序的幾何仿真、數(shù)控機(jī)床仿真等實驗項目，提高了中心的數(shù)字化集成制造技術(shù)教學(xué)的效果。

3.2構(gòu)建了專業(yè)主線明確的實驗單元群

近幾年依托中心創(chuàng)建了河南省高校重點實驗室培育基地“航空材料與工程技術(shù)”，河南省高校工程技術(shù)研究中心“航空制造及裝備”，鄭州市重點實驗室“航空產(chǎn)品數(shù)字化制造”等一批科研型實驗室，投資1200多萬元購置了三維掃描儀、快速成型機(jī)、激光非接觸變形測量系統(tǒng)、超聲C掃描系統(tǒng)、場發(fā)射掃描電鏡暨能譜系統(tǒng)、X射線衍射儀等一大批先進(jìn)儀器設(shè)備，提升了科研實驗室的保障能力。依托科研實驗室和原有的教學(xué)實驗室，我們按照建設(shè)方案，參照工程能力培養(yǎng)要求，我們建設(shè)了產(chǎn)品快速開發(fā)主線實驗單元、數(shù)字化設(shè)計制造主線實驗單元、機(jī)械基礎(chǔ)能力實驗單元等單元集群，從而初步構(gòu)建了反映專業(yè)主線的實驗教學(xué)保障體系。

3.3構(gòu)建了創(chuàng)新主線明確的實驗教學(xué)保障體系

中心依托教學(xué)實驗室，壓縮驗證性實驗比例，增加綜合性、設(shè)計性實驗，培養(yǎng)學(xué)生綜合、全面、系統(tǒng)分析問題的實際能力，為進(jìn)一步創(chuàng)新活動打基礎(chǔ)。依托科研型實驗室構(gòu)建機(jī)械加工類、設(shè)備維修類、數(shù)字化開發(fā)類開放性實驗項目，鼓勵學(xué)生全方位參與實驗教學(xué)，通過教師指導(dǎo)學(xué)生動手，讓學(xué)生全面了解機(jī)械學(xué)科創(chuàng)新流程。此外，作為學(xué)生創(chuàng)新的重要平臺學(xué)生自主實驗室，是為了給學(xué)生提供更多的獨(dú)立的實踐創(chuàng)新機(jī)會，讓學(xué)生自己組織進(jìn)行調(diào)查、立項、設(shè)計、制作、分析，并開展項目的實施、預(yù)算、安全、庫存管理等活動，通過這一系列的活動培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力以及工程實踐能力、綜合集成能力和管理能力。中心首先將報廢的機(jī)床等儀器設(shè)備資源提供給學(xué)生，構(gòu)建了機(jī)械裝置拼裝實驗室。此外，還按照學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新需求購置了鉆床、車床、精密臺鋸、數(shù)控雕刻機(jī)等一批簡易設(shè)備，專門供學(xué)生創(chuàng)新活動用。另外，還為學(xué)生參加“挑戰(zhàn)杯”等各種大賽活動，構(gòu)建了慧魚創(chuàng)意組合模型實驗室和未來伙伴機(jī)器人套裝模型實驗室。最后，為了引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新，成立了北京億維訊科技有限公司開發(fā)的TRIZ創(chuàng)新方法軟件實驗室，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主創(chuàng)新。

4效果

4.1提升了實驗教學(xué)保障體系成效

以往實驗保障體系分割依附于理論教學(xué)和科學(xué)研究，且理論實驗室又進(jìn)一步依附于專業(yè)課程教學(xué)，造成理論知識更新速度影響實驗保障體系更新速度。此外，科研實驗室新的儀器設(shè)備又脫離專業(yè)教學(xué)，致使其對專業(yè)教學(xué)的影響很小。新的建設(shè)思路注重教學(xué)與科研實驗資源的協(xié)調(diào)，并且以學(xué)生能力培養(yǎng)為中心，面向社會需求進(jìn)行建設(shè)規(guī)劃，有效地提高了實驗設(shè)備資源的實用性。

4.2提高了實驗保障體系的活力

根據(jù)本建設(shè)方案，既提高了實驗保障體系對社會需求的響應(yīng)速度，同時提高的響應(yīng)的針對性，從而避免了實驗教學(xué)保障體系對社會需求的滯后性，為專業(yè)教學(xué)、科學(xué)研究、學(xué)生創(chuàng)新等活動提供了有力支撐。

4.3提高了實驗教學(xué)保障體系的水平

在實驗教學(xué)依附于專業(yè)課程教學(xué)時，實驗室的建設(shè)、管理均無統(tǒng)一的規(guī)劃設(shè)計，造成教學(xué)、科研實驗室重復(fù)無銜接的建設(shè)，自主實驗室更是無從談起，實驗教學(xué)處于配角地位不受重視，科研教學(xué)資源得不到有效利用。而新的建設(shè)方案，有效地利用了科研實驗資源、同時又補(bǔ)充了自主實驗資源，并且對實驗教學(xué)保障體系進(jìn)行了統(tǒng)一頂層設(shè)計，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實驗教學(xué)的人力、物力短缺，為實驗教學(xué)提供了更多的資源保障，進(jìn)而提高了服務(wù)的水平和質(zhì)量。

5結(jié)束語

“一個中心、兩條主線、三個平臺、四個面向”的建設(shè)思路符合當(dāng)前中國工程教育改革的精神，在實驗室建設(shè)方面具有重要的指導(dǎo)作用。能為高校實驗室的改革發(fā)展提供借鑒與參考。

作者：劉元朋 蔣志強(qiáng) 單位：鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院